云制造及相关先进制造模式

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云制造及相关先进制造模式

为更全面地理解云制造与现有先进制造模式之间的关系, 针对敏捷制造、网络化制造和面向服务制造等几种典型模式, 对其概念、提
出的背景及研究发展现状进行了系统分析。在此基础上, 从理念和应用模式等角度详细阐述了云制造与这些模式之间的联系与区别,
明确了云制造的特点和内涵, 指出: 云制造以实现敏捷化、服务化、绿色化、智能化为目标, 是网络化制造的一种新发展, 是面向服务
制造理念的具体体现。


1、问题的提出
全球经济的快速发展与增长模式的深刻变革, 迫切要求我国加快产业结构调整和发展方式的转变。制造业信息化是国家工业发展的推
动力, 也是当前两化融合的关键, 它将制造技术、自动化技术、现代管理技术与信息技术进行融合, 改善企业的生产、经营和管理, 进
而提升企业的管理效率和综合竞争能力。
发达国家的制造业信息化发展始终走在前列,形成了一批有代表性和影响力的制造模式及相关技术体系, 并进行了成功的应用推广。
如20 世纪80年代影响全球制造业的日本“丰田生产”模式——精益生产, 90年代美国及部分欧洲国家提出的敏捷制造
(agile manufacturing )、网络化制造(networked manufacturing )等模式。近年来, 面向服务的制造引起了国外学术界和工业界的广
泛关注, 典型代表有众包生产C-Sourcing (crow dso uring )、工业产品服务系统(Industrial Product Service System,IPS2 ) , 并在实
际应用中取得了初步成效。
从“八五”到“十一五”, 我国科技部及相关部门吸取国外先进制造思想和技术, 开展了以计算机集成制造、并行工程、敏捷制造和
网络化制造等为代表的制造业信息化相关技术的研究与应用, 取得了显著成果。图1 给出了不同时期外界需求、制造模式及相关
支撑技术的变化, 并反映了“信息集成-过程集成-企业间集成”的演变过程。其中企业间集成是现阶段制造业信息化研究的重点, 在
信息集成和过程集成的基础上,强调通过网络实现资源汇集, 进而快速响应市场。比较典型的模式有敏捷制造、网络化制造和面向
服务的制造(Service-Oriented Manufacturing, SOM)等。
目前, 制造的服务化、基于知识的创新能力, 以及对各类制造资源的聚合与协同能力、对环境的友好性, 已成为构成企业竞争力的关
键要素和制造业信息化发展的趋势。云制造便是在这种新的需求和前沿信息技术的驱动下, 借鉴已有制造模式的先进特性和成果(如
敏捷化制造、网络化制造和SOM 等), 并汲取了当前国外制造业的最新发展思想(如IPS2、协作网络(collaborative networked)、
C-Sourcing等)而产生的一种制造新模式。本文在对与云制造相关的几种典型先进制造模式的提出背景、概念及研究现状进行归纳
和分析的基础上, 论述了云制造与相关先进制造模式的联系和区别。

2、与云制造相关的先进制造模式
2.1 敏捷制造
1991 年在美国国会和国防部的支持下, 美国里海大学(Lehigh university )雅柯卡(Lacocca)研究所联合美国13 家大公司, 共同研
究编写了《21 世纪制造企业战略》报告, 该报告中首次提出了振兴制造业的新战略——敏捷制造。作为一种新的制造模式, 敏捷
制造一经提出, 便迅速得到了美国工业界、政府机构和社会各界人士的认可与支持, 并很快成为理论研究和制造实践的热点。然
而, 不同的研究者、组织及企业对敏捷制造 的内涵存在不同的理解, 如表1所示为几种颇具代表性的定义。
虚拟企业(Virtual EntERPrise, VE)是敏捷制造模式的一种重要的应用模式, 在学术界有不同的称谓, 如虚拟组织、动态联盟、敏捷
制造企业等, 由于其概念相近, 这里不再区分。
对于虚拟企业的内涵, 也有不同的理解:
(1)虚拟企业指企业只关注其具有核心竞争能力的功能业务, 将非核心业务进行虚拟化, 通过借助外部资源来完成, 从而响应动态
多变、不可预测的市场, 赢得市场机遇。持该观点的主要是国外的一些学者, 如Rick Dove 和Paul W. Von hardenberg 等。
(2)虚拟企业指当市场出现新机遇时, 不同公司为了共同的竞争目标, 以网络为基础所组成的临时性动态联盟。虚拟企业共担成本、
利润和风险, 从而敏捷地抓住市场机遇, 并且动态联盟随任务结束而随之解散。现有的研究多数是从此视角研究虚拟企业, 国内相
关研究也主要集中在后者, 如张申生、徐晓飞等均从该视角进行了研究。
协作网络作为虚拟企业的深化和进一步发展,也是敏捷制造新阶段的典型代表。协作网络由在不同工作环境、文化背景下及不同
目标的组织和人构成, 参与的组织和人具有自治性高、分布广、类型多样等特点, 成员之间通过计算机网络进行信息的交互, 最
终通过协作来实现共同或兼容的目标。协作网络主要从企业组织模式角度出发, 针对中小制造企业为迅速响应市场需求, 围绕产
品的全生命周期过程各阶段, 进行组织内各类资源(包括人力、制造设备等)的统一分配与调度, 通过网络所形成的具有竞争力的
组织主体——协作网络组织, 进而实现参与成员的风险和利益共同承担, 主要包含两种实现方式: ①面向需求的临时组织联盟(如
虚拟企业、虚拟组织等); ②面向长期目标的战略联盟, 如虚拟组织再生环境(Virtual org nization Breeding Environment ,
VBE )、专业虚拟社区(ProfessionalVirtual Community, PVC)等, 指参与成员为了共同的利益目标所形成的长期合作关系。
对于敏捷制造, 国内外都进行了研究并取得了很多成果:
(1)在国外, 自1991 年敏捷制造提出以来, 一直受到各国工业界及学术界的广泛关注, 并从不同的角度展开了研究。体现在:
1)1992 年, 美国国防部高级研究所和美国国家自然科学基金会在里海大学成立了敏捷性论坛 ,主要从事敏捷制造理论及应用的
研究与分析。1994 年, 由美国敏捷制造协会牵头, 近百家公司和大学研究机构就敏捷制造的6 个关键领域进行了研究, 并进行了
实际推广。
2)1995 年, 英国战略咨询家Paul T. Kidd 博士成立了“欧洲敏捷性论坛”, 主要追踪敏捷制造领域的前沿发展动向, 美国里海大学
Steven L.Gold-man 博士出版了影响广泛的专著——《敏捷竞争者和虚拟组织》, 对敏捷性系统、敏捷竞争及维度模型等展开了
研究。
3)1996~2000 年, 国外先后支持开展了多个敏捷制造的研究项目, 如美国国家工业信息系统体系结构协议项目、俄-美虚拟制造
网项目、欧洲信息技术研发战略项目、日本智能制造系统 国际研究计划等, 研究了支持敏捷企业运行的相关使能技术、商业运
行基础架构, 并开发了支持协同设计、开发的信息集成平台。
4)近年来, 协作网络作为敏捷制造的发展, 取得了许多成果。如欧洲Ecolead 项目构建了由15 个国家的28 个单位组成的协作组
织网络。文献提出了面向中小企业的协作网络分形管理框架, 并结合产品制造过程研究了分形管理系统的实现方法。文献总结
分析了当前协作网络模式与其他相近模式的区别, 如协调网络、合作网络等。
(2)国内关于敏捷制造的研究起步于上世纪90年代中后期, 国家863 计划、国家自然科学基金委等先后资助了这方面的研究, 在
理论研究领域取得了一定成果, 但应用实践较少。研究成果体现在:
1)1996 年, 上海交通大学张申生翻译发表了Rick Dove 的《敏捷企业》一书, 对我国敏捷制造和虚拟企业产生了较大的影响, 该
书就敏捷企业概念、敏捷性评价、组织结构与设计等方面做了全面详细的阐述。
2)90年代中期, 关于敏捷制造的研究主要侧重于企业组织结构、敏捷制造概念、营销模式等方面。如张洁、李培根等人认为, 敏
捷企业具有组织结构扁平化、组织规模小型化、组织格局分权化、组织形式网络化等特征; 杨楠、肖田元等人提出了敏捷制造企
业合作环境下的企业注册代理模型。
3)90年代后期, 敏捷制造理论的逐渐成熟及相关信息通信技术的快速发展, 使得敏捷制造有了更进一步的发展, 在敏捷制造的使
能技术及敏捷制造的实现方法等研究领域有了更多的成果。如张申生等提出了实现敏捷化的八项工具集, 祁国宁等学者认为可以
通过敏捷制造实施的供应链合作、系列化制造合作和智能合作三级层次的协作来实现企业敏捷性。
4)近年来, 国内关于敏捷制造诸多方向中, 针对虚拟企业的研究是最多的, 主要包括虚拟企业的组织管理、合作伙伴选择、收益
分配等。


作者:MES教研室@摩尔社区


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